CN103556543A - 一种燃料电池气体扩散层专用高性能碳纸及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种碳纸及其制备方法，更具体地说，本发明涉及一种燃料电池气体扩散层专用高性能碳纸及其制备方法，所述碳纸以短切碳纤维、植物纤维、热粘合纤维和炭黑为原料，经疏解、打浆和配浆后用湿法造纸工艺抄纸，然后经防水涂料涂布处理制成，所述各原料的配比以重量份计如下：短切碳纤维65~75份，植物纤维10~15份，热粘合纤维10~15份和炭黑0~10份。本发明采用了湿法成形、热压、涂布相结合的生产工艺，具有工艺流程简单、易于控制产品质量，生产过程环保等特点，并且所生产可以精确各原料的物料比，有利于控制产品品质。

Description

一种燃料电池气体扩散层专用高性能碳纸及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种碳纸及其制备方法，更具体地说，本发明涉及一种燃料电池气体扩散层专用高性能碳纸及其制备方法。

背景技术

21世纪，能源己成为直接关系国家安全、社会稳定和国民经济发展的重要基础设施。燃料电池是一种新型能量转换装置，燃料电池作为能源利用的新技术，具备高效、洁净等优点，己成为当今世界能源领域的开发热点。其中质子交换膜燃料电池由于具有高的功率密度、高的能量转换效率、低温启动、无污染、体积轻巧、对压力变化不敏感及电池寿命长等诸多优点，被认为是首选的洁净、高效的发电装置。 目前全球现有1000多家公司从事燃料电池的研发和经营业务，全世界约有20多个国家投入巨额的研发经费。质子交换膜燃料电池( PEMFC)以其高效率、高可靠性、良好的工作环境和操作性能，成为当前重要建筑物备用电源和移动装置电源领域的研究热点之一，但价格因素制约了它的发展，开发廉价的燃料电池系统，就要从其关键材料入手。

质子交换膜燃料电池主要由双极板、气体扩散层、催化剂层、质子交换膜组成。气体扩散层不仅起着支撑催化剂层、稳定电极结构的作用，还要为电极反应提高气体通道、质子通道、电子通道和排水通道，是影响电极性能的关键部件之一。气体扩散层本身固有的性能会直接影响电池的性能和寿命，在燃料电池的电化学反应过程中，不同的工作状况和环境对气体扩散层的要求不同，选择合适的气体扩散层材料非常重要。这种高性能的气体扩散层必须满足以下要求：(1)均匀的多孔质结构，赋予它优异的透气性能；(2)低的电阻率，赋予它高的电子传导能力；(3)结构紧密且表面平整，减小接触电阻，提高导电性能；(4)具有一定的机械强度，适当的刚性与柔性，利于电极的制作，提供长期操作条件下电极结构的稳定性；(5)适当的亲水/僧水平衡，防止过多的水分阻塞扩散层的孔隙层中而导致气体透过性能的下降；(6)具有化学稳定性和热稳定性；(7)低的制造成本，高的性能/价格比。

目前，气体扩散层基底材料主要有碳纤维纸，碳纤维编织布、无纺布及炭黑纸等，广泛采用的是高性能碳纸。碳纸通常是由碳纤维加适量胶粘剂抄造成纸，再浸渍可炭化树脂、热压固化定型、高温炭化处理制成。目前日本Toray公司申请的碳纸专利较多，且最近几年仍在不断改进完善。US2005100498为日本MITSUBISHI RAYON公司于2003年申请的美国专利，2002年申请的日本专利JP2003323897介绍了一种具有高电导性和柔韧性的电极材料和碳纸材料，碳纸包括碳纤维和酸基团取代水溶性苯胺导体聚合物，聚合物还代有硫或梭基团。授权公告号CN100336972C，授权公告日2007年9月12日的中国专利中就描述了采用碳纤维和聚乙烯醇(PVA)粘结剂抄造原纸，经浸渍热固性树脂、热压、炭化等后处理制成碳纸的方法；授权公告号CN 1331261C，授权公告日2007年8月8日的中国专利中则提供了一种由碳纤维毡、碳黑及粘合剂复合成基纸，再经浸渍树脂、热压、炭化制成碳纸的方法；授权公告号CN1197929C，授权公告日2005年4月20日的中国专利公开了一种由石油重组分替代树脂制备碳纸的方法，在以上制备方法主要是采用湿法造纸成型法制造碳纸，此种方法虽然工艺技术成熟，由于均需通过浸渍树脂对碳纤维进行粘合，炭化赋予碳纸较好的强度，故制备碳纸的后处理工序较较多，其不足之处可以归纳为:

(1) 生产工艺复杂，繁琐，不宜操作。

(2) 树脂浸渍的均匀性问题会影响到成品碳纸的均匀性。

(3) 产品的孔径分布的范围不易控制。

(4) 生产工艺属于高耗能工艺，而且有些环节属于重复耗能。用此种方法生产碳纸，所用原料为碳纤维，在制造碳纤维时就需要高温炭化，在制造碳纸时也需要高温炭化，这就属于二次能耗。

因此，在开发一种产品质量易于控制，工艺简单，节能环保的碳纸制造方法成为目前急需解决的一个关键问题。

发明内容

本发明目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种燃料电池气体扩散层专用高性能碳纸。

本发明的另一个目的是提供一种燃料电池气体扩散层专用高性能碳纸的制备方法，该制备方法工艺流程简单、易于控制产品质量，生产过程环保。

本发明是通过如下技术方案来实现的：

一种燃料电池气体扩散层专用高性能碳纸，所述碳纸以短切碳纤维、植物纤维、热粘合纤维和炭黑为原料，经疏解、打浆和配浆后用湿法造纸工艺抄纸，然后经防水涂料涂布处理制成，所述各原料的配比以重量份计如下：短切碳纤维65~75份，植物纤维10~15份，热粘合纤维10~15份和炭黑0~10份。

作为优选，所述短切碳纤维为聚丙烯氰基碳纤维和/或沥青基碳纤维，短切碳纤维的长度分布于1.0mm至4.0mm之间，电阻率为0.001至0.02 Ω ^. cm。短切碳纤维低的导电率可以提高碳纸导电率，短切碳纤维的长度合理可以避免絮聚，形成均匀纸页。

作为优选，所述短切碳纤维先经偶联剂改性处理，可以提高短切碳纤维水相分散体系的稳定性。

作为优选，所述植物纤维为针叶木浆纤维，该植物纤维的长度为1.5~4.5mm，直径为40~55um。选用上述长度和直径的针叶木浆纤维可以保证碳纸页的更好的结合强度。

作为优选，所述热粘合纤维为聚乙烯纤维、芳纶纤维和Kodel 410纤维中的两种或全部组合。

作为优选，所述碳纸的定量为40~120g/m²，厚度为0.10~0.25mm之间，孔隙率为50~80%，体积密度为0.40~0.60g/cm³，电阻率为0.03~0.05 Ω·cm。

一种燃料电池气体扩散层专用高性能碳纸的制备方法，该方法包括以下工艺步骤:

A. 准备短切碳纤维，经偶联改性处理；

B：取65~75重量份经偶联改性处理的短切碳纤维放入带搅拌器的分散桶中，加入适量水，使短切碳纤维在水中质量分数为0.5~1.0%，加入适量分散剂并搅拌疏解至碳纤维均匀分散于水相中，形成碳纤维浆料；

C. 取10~15重量份植物纤维放入已贮有适量水的打浆机内，使植物纤维在水中的质量分数为1~2%，先疏解10~20min，再下轻刀打浆30~60min，待纤维完全分散，测试浆料打浆度为35~45^oSR时停止打浆，获得植物纤维浆料；

D. 将步骤B获得的碳纤维浆料和步骤C获得植物纤维浆料与10~15重量份的热粘合纤维放入带搅拌器的分散桶中，加入适量水，使短切、植物纤维和热粘合纤维在水中总质量分数为1.0~1.5%，加入适量分散剂并搅拌疏解至短切碳纤维、植物纤维和热粘合纤维均匀分散于水相中，形成纤维浆料，然后再加入 0~10重量份炭黑颗粒，搅拌浆料，加水至原料总质量分数为0.5~1.0%，加适量分散剂搅拌，即为抄纸的混合浆料；

E.将步骤D中所述混合浆料经湿法成型设备和造纸工艺抄造成单位面积重量为40~120g/m²的碳纸原纸；

F.将步骤E所得碳纸原纸经烘缸干燥，再进行热压处理，所得碳纸原纸经防水涂料涂布处理，制备表面疏水的微孔层，烘干后即得燃料电池专用高性能碳纸。

作为优选，步骤B 和C中所加分散剂为阳离子聚丙烯酰胺或聚氧化乙烯，分散剂加入量以控制浆料水相粘度为60~70s为准。

作为优选，所述步骤F中的防水涂料的基本成分为疏水性树脂和炭黑，疏水性树脂和炭黑的质量比7：3，所述疏水性树脂为聚四氟乙烯、石油树醋或环氧树脂中的一种或几种的组合，所述炭黑粒径为300-500目。

作为优选，步骤F中所述微孔层的加载量为2~3g/m²。

本发明同现有技术相比具有如下的有益效果：

(1)采用了湿法成形、热压、涂布相结合的生产工艺，具有工艺流程简单、易于控制产品质量，生产过程环保等特点，并且所生产可以精确各原料的物料比，有利于控制产品品质；

(2)多种原料进行功能复配，使产品在导电性、物理强度和孔径均匀分布等各项指标得到有效的控制；

(3)完全采用湿法成形、干燥和后加工涂布等成熟的造纸工艺制备碳纸，避免了高温炭化和石墨化，从根本上避免了重复耗能；

(4)本发明的产品使用更方便，无需预处理就能直接作为制备燃料电池电极的基材。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是本实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述本发明的内容作出一些非本质的改进和调整。

实施例 1 ：

一种燃料电池气体扩散层专用高性能碳纸，所述碳纸以聚丙烯氰基碳纤维、针叶木浆纤维、聚乙烯纤维、芳纶纤维和炭黑为原料经疏解、打浆、配浆后用湿法造纸工艺抄纸，然后经防水涂料涂布处理制成，所述各原料的配比以重量份计如下：聚丙烯氰基碳纤维65份，针叶木浆纤维15份，聚乙烯纤维10份，芳纶纤维5份和炭黑5份，其中聚丙烯氰基碳纤维的长度为1.0-3.0mm，电阻率为0.001 Ω .cm，针叶木浆纤维的长度为1.5mm，直径为40 um 。

上述燃料电池气体扩散层专用高性能碳纸的制备方法如下：

A. 准备聚丙烯氰基碳纤维，经偶联改性处理；

B. 将65份经偶联改性处理的聚丙烯氰基碳纤维，放入带搅拌器的分散桶中，加水和阳离子聚丙烯酰胺分散剂，其中聚丙烯氰基碳纤维质量分数为0.5%，充分搅拌、疏解至聚丙烯氰基碳纤维完全分散为单根纤维，形成聚丙烯氰基碳纤维浆料，该浆料的水相粘度为60S；

C. 取15份针叶木纤维放入已贮有适量水的打浆机内，使针叶木纤维在水中的质量分数为1%，先疏解10min，再下轻刀打浆30min，待针叶木纤维完全分散，测试浆料打浆度为 35^oSR时停止打浆，获得针叶木纤维浆料；

D. 将步骤B和C的浆料与10份聚乙烯纤维、5份芳纶纤维放入带搅拌器的分散桶中，加水和聚氧化乙烯分散剂，使得聚丙烯氰基碳纤维、针叶木纤维、聚乙烯纤维和芳纶纤维的总质量分数为1.5%，充分搅拌至均匀分散形成纤维浆料，该纤维浆料的水相粘度为70S，然后再加入5份炭黑，搅拌浆料，加水至原料总质量分数为0.5%，加适量分散剂搅拌至水相粘度为70S，即为抄纸的混合浆料；

E. 将所述混合浆料稀释至0.5%的质量分数，经湿法成型设备抄造成单位面积重量为40g/m²的原纸；

F. 将步骤E所得原纸经烘缸干燥至92%的干度，再进行热压处理，然后经防水涂料涂布处理，制备表面疏水的微孔层，烘干即得燃料电池专用高性能碳纸，本实施例中防水涂料的基本成分为疏水性树脂（PETE和环氧树脂质量比2:1复配）和炭黑（粒径为300目），二者的质量比为7:3，该防水涂料的固含量5%，经在线涂布设备，涂覆于原纸表面，制备表面疏水微孔层，所述微孔层的加载量为3g/m²，干燥后即得燃料电池专用高性能碳纸。

本实例中制得的碳纸性能指标如下：单位面积重量为40g/m²，电阻率为0.050Ω.cm，拉伸强度70N/cm，厚度为0.10毫米，孔隙率为80%，密度为0.40g/cm³。

实施例 2:

一种燃料电池气体扩散层专用高性能碳纸，所述碳纸以聚丙烯氰基碳纤维、沥青基碳纤维、针叶木浆纤维、聚乙烯纤维、芳纶纤维和炭黑为原料经疏解、打浆、配浆后用湿法造纸工艺抄纸，然后经防水涂料涂布处理制成，所述各原料的配比以重量份计如下：聚丙烯氰基碳纤维50份，沥青基碳纤维20份，针叶木浆纤维15份，聚乙烯纤维5份，芳纶纤维5份和炭黑5份，其中短切碳纤维的长度为4.0mm，电阻率为0.02Ω .cm，针叶木浆纤维的长度为4.5mm，直径为55 um 。

上述燃料电池气体扩散层专用高性能碳纸的制备方法如下：

A. 准备50份聚丙烯氰基碳纤维和20份沥青基碳纤维，经偶联改性处理；

B. 将经偶联改性处理后的聚丙烯氰基碳纤维和沥青基碳纤维，放入带搅拌器的分散桶中，加水和聚氧化乙烯分散剂，其中聚丙烯氰基碳纤维和沥青基碳纤维的总质量分数为1.0%，充分搅拌、疏解至完全分散为单根纤维，形成碳纤维浆料，该浆料的水相粘度为70S；

C. 取15份针叶木纤维放入已贮有适量水的打浆机内，使针叶木纤维在水中的质量分数为2%，先疏解20min，再下轻刀打浆60min，待针叶木纤维完全分散，测试浆料打浆度为 45^oSR时停止打浆，获得针叶木纤维浆料；

D. 将步骤B和C的浆料与5份聚乙烯纤维、5份芳纶纤维放入带搅拌器的分散桶中，加水和聚氧化乙烯分散剂，使得针叶木纤维、聚乙烯纤维和芳纶纤维的总质量分数为1.0%，充分搅拌至均匀分散形成纤维浆料，该纤维浆料的水相粘度为60S，然后再加入5份炭黑，搅拌浆料，加水至原料总质量分数为0.5%，加适量分散剂搅拌至水相粘度为60S，即为抄纸的混合浆料；

E. 将所述混合浆料稀释至0.5%的质量分数，经湿法成型设备抄造成单位面积重量为80g/m²的原纸；

F. 将步骤E所得原纸经烘缸干燥至96%的干度，再进行热压处理，然后经防水涂料涂布处理，制备表面疏水的微孔层，即得燃料电池专用高性能碳纸，本实施例中防水涂料的基本成分为疏水性树脂（PETE和环氧树脂质量比1:1复配）和炭黑（炭黑的粒径为500目），二者的质量比为7:3，该防水涂料的固含量5%，经在线涂布设备，涂覆于原纸表面，制备表面疏水微孔层，所述微孔层的加载量为2g/m²，干燥后即得燃料电池专用高性能碳纸。

本实例中制得的碳纸的性能指标如下：单位面积重量为80g/m²，电阻率为0.040Ω.cm，拉伸强度65N/cm，厚度为0.18毫米，孔隙率为70%，密度为0.5g/cm³。

实施例 3

一种燃料电池气体扩散层专用高性能碳纸，所述碳纸以沥青基碳纤维、针叶木浆纤维、Kodel 410纤维和炭黑为原料经疏解、打浆、配浆后用湿法造纸工艺抄纸，然后经防水涂料涂布处理制成，所述各原料的配比以重量份计如下：沥青基碳纤维75份，针叶木浆纤维10份，Kodel 410纤维10份和炭黑5份，其中沥青基碳纤维的长度为1.0-3.0mm，电阻率为0.001 Ω .cm，针叶木浆纤维的平均长度为1.5mm，直径为40 um 。

上述燃料电池气体扩散层专用高性能碳纸的制备方法如下：

A. 准备沥青基碳纤维，经偶联改性处理；

B. 将75份经偶联改性处理后的沥青基碳纤维，放入带搅拌器的分散桶中，加水和阳离子聚丙烯酰胺分散剂，其中沥青基碳纤维的质量分数为0.5%，充分搅拌、疏解至沥青基碳纤维完全分散为单根纤维，形成沥青基碳纤维浆料，该浆料的水相粘度为60S；

C. 取10份针叶木纤维放入已贮有适量水的打浆机内，使针叶木纤维在水中的质量分数为1%，先疏解10min，再下轻刀打浆30min，待针叶木纤维完全分散，测试浆料打浆度为 40^oSR时停止打浆，获得针叶木纤维浆料；

D. 将步骤B和C的浆料与10份Kodel 410纤维放入带搅拌器的分散桶中，加水和聚氧化乙烯分散剂，使得沥青基碳纤维、针叶木纤维和Kodel 410纤维的总质量分数为1.5%，充分搅拌至均匀分散形成纤维浆料，该纤维浆料的水相粘度为70S，然后再加入5份炭黑，搅拌浆料，加水至原料总质量分数为0.5%，加适量分散剂搅拌至水相粘度为70S，即为抄纸的混合浆料；

E. 将所述混合浆料稀释至0.5%的质量分数，经湿法成型设备抄造成单位面积重量为120g/m²的原纸；

F. 将步骤E所得原纸经烘缸干燥至92%的干度，再进行热压处理，然后经防水涂料涂布处理，制备表面疏水的微孔层，即得燃料电池专用高性能碳纸，本实施例中防水涂料的基本成分为疏水树脂（PETE和环氧树脂按质量比1:2复配）和炭黑（炭黑的粒径为400目），二者的质量比为7:3，该防水涂料的固含量5%，经在线涂布设备，涂覆于原纸表面，制备表面疏水微孔层，所述微孔层的加载量为3g/m²，干燥后即得燃料电池专用高性能碳纸。

本实例中制得的碳纸性能指标如下：所述碳纸材料的定量为120 g/m²，厚度为0.25mm，孔隙率为50%，拉伸强度60N/cm，体积密度为0.60g/cm³，电阻率为0.02Ω·cm。

实施例 4

一种燃料电池气体扩散层专用高性能碳纸，所述碳纸以聚丙烯氰基碳纤维、沥青基碳纤维、针叶木浆纤维、聚乙烯纤维、芳纶纤维和炭黑为原料经疏解、打浆、配浆后用湿法造纸工艺抄纸，然后经防水涂料涂布处理制成，所述各原料的配比以重量份计如下：聚丙烯氰基碳纤维50份，沥青基碳纤维25份，针叶木浆纤维10份，Kodel 410纤维10份和炭黑5份，其中短切碳纤维的平均长度为2.0mm，电阻率为0.02Ω .cm，针叶木浆纤维的长度为1.0-3.5mm，直径为55 um 。

上述燃料电池气体扩散层专用高性能碳纸的制备方法如下：

A. 准备50份聚丙烯氰基碳纤维和25份沥青基碳纤维，经偶联改性处理；

B. 将经偶联改性处理后的聚丙烯氰基碳纤维和沥青基碳纤维，放入带搅拌器的分散桶中，加水和聚氧化乙烯分散剂，其中聚丙烯氰基碳纤维和沥青基碳纤维的总质量分数为1.0%，充分搅拌、疏解至完全分散为单根纤维，形成碳纤维浆料，该浆料的水相粘度为70S；

C. 取10份针叶木纤维放入已贮有适量水的打浆机内，使针叶木纤维在水中的质量分数为2%，先疏解20min，再下轻刀打浆60min，待针叶木纤维完全分散，测试浆料打浆度为 45^oSR时停止打浆，获得针叶木纤维浆料；

D. 将步骤B和C的浆料与10份Kodel 410纤维放入带搅拌器的分散桶中，加水和聚氧化乙烯分散剂，使得针叶木纤维、聚乙烯纤维和芳纶纤维的总质量分数为1.0%，充分搅拌至均匀分散形成纤维浆料，该纤维浆料的水相粘度为60S，然后再加入5份炭黑，搅拌浆料，加水至原料总质量分数为0.5%，加适量分散剂搅拌至水相粘度为60S，即为抄纸的混合浆料；

E. 将所述混合浆料稀释至0.5%的质量分数，经湿法成型设备抄造成单位面积重量为100g/m²的原纸；

F. 将步骤E所得原纸经烘缸干燥至96%的干度，再进行热压处理，然后经防水涂料涂布处理，制备表面疏水的微孔层，即得燃料电池专用高性能碳纸，本实施例中防水涂料的基本成分为疏水性树脂（PETE和环氧树脂质量比1:1复配）和炭黑（炭黑的粒径为500目），二者的质量比为7:3，该防水涂料的固含量5%，经在线涂布设备，涂覆于原纸表面，制备表面疏水微孔层，所述微孔层的加载量为2g/m²，干燥后即得燃料电池专用高性能碳纸。

本实例中制得的碳纸性能指标如下：所述碳纸材料的定量为100g/m²，厚度为0.22mm，孔隙率为60%，拉伸强度65N/cm，体积密度为0.50g/cm³，电阻率为0.03Ω·cm。

Claims (10)

1.一种燃料电池气体扩散层专用高性能碳纸，其特征在于，所述碳纸以短切碳纤维、植物纤维、热粘合纤维和炭黑为原料经疏解、打浆、配浆后用湿法造纸工艺抄纸，然后经疏水涂料涂布处理制成，所述各原料的配比以重量份计如下：短切碳纤维65~75份，植物纤维10~15份，热粘合纤维10~15份和炭黑0~10份。

2.根据权利要求1所述的燃料电池气体扩散层专用高性能碳纸，其特征在于，所述短切碳纤维为聚丙烯氰基碳纤维和/或沥青基碳纤维，短切碳纤维的长度分布于1.0mm至4.0mm之间，电阻率为0.001至0.02 Ω .cm。

3.根据权利要求1所述的燃料电池气体扩散层专用高性能碳纸，其特征在于，所述短切碳纤维先经偶联剂改性处理。

4.根据权利要求1所述的燃料电池气体扩散层专用高性能碳纸，其特征在于，所述植物纤维为针叶木浆纤维，该植物纤维的长度为1.5~4.5mm，直径为40~55um。

5.根据权利要求1所述的燃料电池气体扩散层专用高性能碳纸，其特征在于，所述热粘合纤维为聚乙烯纤维、芳纶纤维和Kodel 410纤维中的两种或全部组合。

6.根据权利要求1所述的燃料电池气体扩散层专用高性能碳纸，其特征在于，所述碳纸材料的定量为40~120g/m²，厚度为0.10~0.25mm之间，孔隙率为50~80%，体积密度为0.40~0.60g/cm³，电阻率为0.03~0.05 Ω·cm。

7.一种权利要求1至6任意一项所述的燃料电池气体扩散层专用高性能碳纸的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括下列步骤:

A.准备短切碳纤维，经偶联改性处理；

B.将所述短切碳纤维，经高剪切分散机处理，并加入适量分散剂，使得所述短切碳纤维均匀分散于水相中，形成碳纤维浆料；

C.将植物纤维放入已贮有适量水的打浆机内，先疏解一段时间，再下轻刀打浆，待植物纤维完全分散，测试浆料打浆度为 35~ 45^oSR时停止打浆，获得植物纤维浆料；

D. 将步骤B获得的碳纤维浆料和步骤C获得植物纤维浆料与热粘合纤维混合均匀，再加入炭黑颗粒，加入分散剂搅拌均匀，获得混合浆料；

E.将步骤D中所述混合浆料利用湿法成型造纸工艺制得碳纸原纸；

F. 将步骤E所得碳纸原纸经干燥和热压处理再经防水涂料均匀涂覆处理，制备表面疏水的微孔层，烘干后即得燃料电池气体扩散层专用高性能碳纸。

8.根据权利要求7所述的燃料电池气体扩散层专用高性能碳纸的制备方法，其特征在于，步骤B 和C中所述分散剂为阳离子聚丙烯酰胺或聚氧化乙烯，分散剂加入量以控制浆料水相粘度为60~70s为准。

9.根据权利要求7所述的燃料电池气体扩散层专用高性能碳纸的制备方法，其特征在于，所述步骤F中的防水涂料的基本成分为疏水性树脂和炭黑，疏水性树脂和炭黑的质量比7：3，所述疏水性树脂为聚四氟乙烯、石油树醋或环氧树脂中的一种或几种的组合，所述炭黑粒径为300-500目。

10.根据权利要求7所述的燃料电池气体扩散层专用高性能碳纸的制备方法，其特征在于，步骤F中微孔层的加载量为2~3g/m²。